Les gisements porphyriques de cuivre constituent une source importante de cuivre et d’autres métaux ou minéraux précieux. Ils sont généralement exploités à grande échelle, à ciel ouvert et au moyen de méthodes mécanisées en raison de leur faible teneur en minéraux, de leur faible profondeur d’enfouissement et de l’importance des réserves.
L’analyse par fluorescence X à l’aide d’appareils portables constitue une méthode efficace pour la découverte de ces gisements. Dans cet article, nous examinons comment les appareils portables d’analyse par fluorescence X fournissent aux ingénieurs les indices dont ils ont besoin pour l’exploitation de cette précieuse ressource et pour l’extraction du minerai de cuivre qui s’y cache.
Qu’est-ce qu’un gisement porphyrique de cuivre ?
Les gisements porphyriques de cuivre sont un type de gisement hydrothermal. Entre autres caractéristiques, ils présentent les suivantes :
- Leur minéralisation est liée dans le temps et l’espace à des corps porphyriques de neutres à acides.
- Leur formation est en quelque sorte intrinsèquement liée aux activités volcaniques intrusives.
- Ils sont caractérisés par une certaine zone d’altération et de minéralisation.
- Leur minerai se retrouve dans des veines disséminées.
En tant que produits contemporains postérieurs à la formation du minerai de cuivre porphyrique, les minéraux argileux donnent des indices importants pour la découverte, l’exploration et l’exploitation des gisements de cuivre.
Méthodes d’analyse par fluorescence X des minéraux argileux
Les ingénieurs travaillant sur le terrain peuvent utiliser divers outils portables d’analyse par rayons X pour recueillir des informations géologiques en temps réel sur les minéraux argileux. Par exemple, la technologie par fluorescence des rayons X (XRF) permet d’identifier les éléments chimiques, tandis que la technologie par diffraction de rayons X (XRD) fournit les informations minéralogiques. Obtenues directement sur le terrain, ces données précises aident les géologues à prendre des décisions plus rapidement. Voyez l’exemple suivant.
Analyse de minéraux argileux provenant d’une mine de cuivre porphyrique
Olympus a collaboré récemment avec les ingénieurs d’une société minière en vue de procéder à l’analyse de minéraux argileux provenant d’une mine de cuivre porphyrique au Myanmar. D’abord, les ingénieurs ont prélevé trois échantillons de minéraux argileux qu’ils ont identifiés de la façon suivante : argile élevée (teneur élevée en argile), argile modérée (teneur modérée en argile) et argile faible (teneur faible en argile) [figure 1].
Figure 1 : Les trois échantillons de minéraux argileux prélevés
Ensuite, en vue de leur préparation à l’analyse, les échantillons ont été broyés (–2 mm) et réduits jusqu’à obtenir une quantité d’environ 100 g de chacun (figure 2).
Figure 2 : Les trois échantillons après le broyage
Enfin, les ingénieurs ont analysé les échantillons à l’aide d’un analyseur XRF à main et d’un analyseur XRD portable d’Olympus afin d’en identifier les éléments chimiques et d’obtenir leurs informations minéralogiques respectives.
Analyse de minéraux argileux à l’aide d’un analyseur XRF à main
L’analyse XRF a été réalisée à l’aide d’un analyseur XRF à main Vanta™ de la série C (modèle VCA), lequel est équipé d’un tube à rayons X avec anode en argent (Ag). Capable de soutenir des conditions de terrain rigoureuses, ce robuste analyseur est conçu pour satisfaire aux exigences de l’indice de protection IP55 et construit pour résister aux chutes, selon les exigences de la norme MIL-STD 810G des États-Unis. Le détecteur au silicium à diffusion (SDD) intégré combiné à l’Axon Technology™ exclusive à Olympus permet une détection ultrarapide et des limites de détection (LD) très basses.
Figure 3 : Utilisation sur le terrain d’un analyseur XRF à main Vanta
Un autre avantage de l’analyseur Vanta est que l’échantillon peut être analysé immédiatement sans traitement spécial. En effet, des informations qualitatives et quantitatives sur la composition élémentaire de l’échantillon peuvent être obtenues en 20 secondes.
En revanche, les laboratoires sur place mettent généralement des heures, voire des jours, à fournir des résultats d’analyse similaires. À l’aide de l’analyseur Vanta, il est possible d’obtenir rapidement des données d’analyse précises d’une qualité digne de celle des laboratoires.
| Échantillon | Al | Si | P | S | Cl | Ca | Fe | Cu | Pb |
| % | % | ppm | % | ppm | ppm | % | ppm | ppm | |
| Argile faible | 1,19 | 3,66 | 311 | 3,72 | 1087 | 3378 | 3,70 | 3,70 | 210 |
| Argile modérée | 0,83 | 3,94 | 341 | 0,90 | 2921 | 3771 | 2,34 | 1332 | 102 |
| Argile élevée | 0,98 | 3,95 | 422 | 0,90 | 4324 | 4062 | 1,42 | 821 | 48 |
Tableau 1 : Données d’analyse XRF obtenues à l’aide de l’analyseur à main Vanta. Le tableau indique chaque élément détecté dans l’échantillon et leur quantité respective. Les éléments détectés sont les suivants : aluminium (Al), silicium (Si), phosphore (P), soufre (S), chlore (Cl), calcium (Ca), fer (Fe), cuivre (Cu) et plomb (Pb).
Analyse de minéraux argileux à l’aide d’un analyseur XRD portable
L’analyse XRD a été réalisée à l’aide d’un analyseur XRD portable TERRA™ équipé d’un tube à rayons X avec anode en cobalt (Co). L’analyseur XRD intègre des technologies exclusives à Olympus et des technologies de la National Aeronautics and Space Administration (NASA).
Le TERRA II est doté d’un système unique de chargement des échantillons. Il suffit d’environ 15 mg d’un échantillon en poudre d’une grosseur de 100 mesh (<150 μm) pour recueillir à la fois des informations structurelles (minéralogiques/cristallographiques) et des informations élémentaires (chimiques) approximatives, et ce, en moins de 10 minutes.
Le logiciel XPowder installé dans l’analyseur TERRA II peut collecter et traiter les données rapidement et facilement. Les analyseurs Vanta et TERRA II ne requièrent ni une grande quantité ni une préparation spéciale de l’échantillon. Ils peuvent même servir à effectuer des analyses sur des échantillons de trous de mines.
| Échantillon | Quartz | Kaolinite | Pyrophyllite | Illite | Alunite | Pyrite | Total |
| Argile faible | 62,9 | - | - | - | 30,3 | 6,8 | 100 |
| Argile modérée | 49,6 | 8,3 | 9,7 | 18,8 | 10,3 | 3,2 | 100 |
| Argile élevée | 45,5 | 18,7 | - | 29,8 | 6,0 | - | 100 |
Tableau 2 : Données d’analyse XRD obtenues à l’aide de l’analyseur TERRA II. Le tableau indique chaque élément détecté dans l’échantillon et leur quantité respective.
Figure 5 : Comparaison des diagrammes de diffraction obtenus avec l’analyseur XRD portable TERRA II
L’analyse de trois échantillons (argile faible, modérée et élevée) provenant de la mine de cuivre porphyrique à l’aide des analyseurs XRF et XRD portables d’Olympus nous a permis de constater ce qui suit :
- La teneur en minéraux argileux (illite et montmorillonite principalement) des trois échantillons est passée de faible à élevée.
- Les quantités de quartz, d’alunite et de pyrite sont passées d’une teneur en minéraux argileux de faible à élevée.
Ces données correspondent aux caractéristiques minéralogiques généralement observées sur le terrain.
La découverte de pyrophyllite formée par altération spéciale est également importante pour l’exploration et l’extraction de minerais de cuivre porphyrique. Les données élémentaires (par exemple, Ca, Fe, etc.) fournies par l’analyseur XRF et les données de composition minérale fournies par l’analyseur XRD ont pu être corroborées mutuellement, ce qui a permis de confirmer l’exactitude des résultats d’analyse de ce lot d’échantillons.
Ce n’est qu’un exemple de la façon dont les appareils portables XRF et XRD peuvent être utilisés dans le domaine des géosciences. Pour en savoir plus sur d’autres applications en géochimie, en minéralogie et en exploitation minière, consultez notre brochure Online Geology Resources for Portable XRF and XRD.
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